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一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置

阅读：610发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，具有四种识别模块，安装于刮板输送机系统的不同位置，监测的时间、空间范围大，四种参数融合后具有冗余性、互补性、实时性等特征，通过融合参数对煤矿井下运行中的刮板输送机刮板链断链故障进行识别，可以对断链故障进行有效的判断，具有较高的容错性、准确性，较好的快速性，较强的可靠性。，下面是一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，包括电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块、磁场识别模块和信号处理模块；
其中，所述电参数识别模块包括电流互感器、电压测试接口和电参数采集模块；电流互感器环套在刮板输送机的三相电进线上，电压测试接口连接电参数采集模块，且与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接；所述转矩识别模块包括电阻应变片、交流电桥电路、交流电源和运算放大器，电阻应变片粘贴于弹性元件扭轴表面，交流电桥电路连接所述电阻应变片和运算放大器，交流电源连接交流电桥电路进行供电；所述第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块均包括张力应变片、开孔线槽和信号采集模块，张力应变片设置于刮板输送机刮板与链轮啮合处，张力应变片、开孔线槽和信号采集模块依序连接；所述磁场识别模块由永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件组成，永磁体、C型导磁体和线性霍尔元件依序连接且外部包覆不锈钢；所述信号处理模块包括压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路、光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机，其中，压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路均与光电耦合电路连接，光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机依序连接；
其中，第一链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机头位置链轮处，完成对刮板输送机系统机头位置刮板链张力的实时采集，所述第二链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机尾位置链轮处，完成对刮板输送机系统机尾位置刮板链张力的实时采集。
2.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述电参数识别模块设置于刮板输送机系统变频器与驱动电机之间的三相电进线上，通过为驱动电机供电的三相电进线采集驱动电机的三相电压信号、电流信号，完成对三相电参数的实时采集，电压测试接口与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接，完成对驱动电机三相电压信号的采集，电流互感器分别环套在驱动电机的三相电进线上，完成对驱动电机三相电流信号的采集，电参数采集模块将三相电参数上传至电压型信号调理电路和电流型信号调理电路，电参数识别模块依据三相电参数变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。
3.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述转矩识别模块设置于刮板输送机系统联轴器与减速器之间的扭轴上，完成对驱动电机输出转矩的实时采集，驱动电机主轴转动时，将其转矩传送给弹性元件扭轴，扭轴产生与转矩大小成比例关系的应变，传递给粘贴于扭轴表面的电阻应变片，电阻应变片的阻值变化通过由交流电源供电的交流电桥电路测量得出，并经运算放大器将输出电压上传至电压型信号调理电路，输出电压幅值大小与驱动电机输出转矩成比例关系，转矩识别模块依据输出转矩变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。
4.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，在刮板输送机的刮板与链轮啮合处进行铣平处理，并设置张力应变片，在链轮表面进行开槽处理并构造开孔线槽，张力应变片实现对刮板啮入、啮出链轮时产生的瞬时张力突变的检测，并将检测到的瞬时张力突变信号通过开孔线槽传输给信号采集模块，信号采集模块将瞬时张力突变信号传输至压力型信号变送电路，第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块依据张力值变化情况、张力差值变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。
5.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述磁场识别模块设置于刮板输送机中部槽处，根据不同工况设置不同数量的磁场识别模块，完成对刮板输送机刮板通过状态的实时采集，永磁体和线性霍尔元件通过C型导磁体相连接，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件整体形成与中部槽槽体内部相同的构造并嵌在中部槽内，可以不改变中部槽内部形状以便于刮板的顺利通过，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件外部包覆不锈钢以塑造良好的磁场并实现与中部槽的焊接，与通过其本身的磁通量成正比的线性霍尔元件的输出电压上传至电压型信号调理电路，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系，在刮板输送机上下中部槽左右两侧同时设置磁场识别装置，磁场识别模块依据线性霍尔元件的磁场信号变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。
6.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，压力型信号变送电路与第一链条张力识别模块的信号采集模块、第二链条张力识别模块的信号采集模块连接，接收第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块上传的刮板链张力参数，压力型信号变送电路将刮板链张力参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路；电压型信号调理电路与电参数识别模块的电参数采集模块、转矩识别模块的运算放大器、磁场识别模块连接，接收电参数识别模块上传的三相电压参数、转矩识别模块上传的驱动电机输出转矩参数与磁场识别模块上传的磁场信号参数，电压型信号调理电路将三相电压参数、驱动电机输出转矩参数与磁场信号参数三种电压型信号处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路；电流型信号调理电路与电参数识别模块的电参数采集模块连接，接收电参数识别模块上传的三相电流参数，电流型信号调理电路将三相电流参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路。
7.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，光电耦合电路接收标准电压信号并传送给A/D转换模块，A/D转换模块将模拟量信号转换成数字量信号上传PLC模块进行处理；PLC模块为多参数融合识别中心，接收三相电参数、驱动电机输出转矩参数、刮板链张力参数、磁场信号参数对刮板输送机刮板链状态进行综合识别，PLC模块对四种参数进行分析和优化综合，获得比单一识别模块更多的信息，形成比单一数据源更准确、更可靠、更完全的刮板链断链故障识别结论，当刮板链发生任意断链状况时，作出及时准确有效的断链故障识别，同时PLC模块通过PLC以太网通信模块与上位机通信，上位机实时显示PLC模块上传的刮板输送机运行参数与PLC模块识别出的刮板链工况，当出现断链故障时能够报警和提醒管理人员及时维修，保证刮板输送机的正常运行。
8.根据权利要求7所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，对刮板输送机刮板链状态进行综合识别的方式为：依据三相电参数、驱动电机输出转矩参数变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况；刮板输送机发生有载链断链故障时，三相电参数会瞬间急速下降并逐渐趋于零，同时驱动电机的转矩大小会瞬间急速下降并逐渐趋于零；刮板输送机发生无载链断链故障时，三相电参数会在一定时间之后逐渐下降趋于零，同时驱动电机的转矩大小会在一定时间之后逐渐下降趋于零；
依据刮板链张力参数、磁场信号参数变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况；刮板输送机正常运行时，刮板两侧啮入时产生的张力值大小接近，第一链条张力识别模块所测得的刮板啮入时产生的张力值与第二链条张力识别模块所测得的刮板啮出时产生的张力值之差变化较小，同时刮板两侧同步地通过中部槽同一横截面，进而两侧线性霍尔元件的输出电压变化同步；刮板输送机发生有载链单链断链故障时，第一链条张力识别模块所测得的刮板啮入时断链侧产生的张力值会突降一定数值，非断链侧产生的张力值会突升一定数值，同时刮板两侧不再同步地通过有载侧中部槽同一横截面，进而有载侧两侧线性霍尔元件的输出电压变化不同步；刮板输送机发生无载链单链断链故障时，第二链条张力识别模块所测得的刮板啮入时断链侧产生的张力值会突降一定数值，非断链侧产生的张力值会突升一定数值，同时刮板两侧不再同步地通过无载侧中部槽同一横截面，进而无载侧两侧线性霍尔元件的输出电压变化不同步；刮板输送机发生有载链双链断链故障时，第一链条张力识别模块所测得的刮板啮入时产生的张力值与第二链条张力识别模块所测得的刮板啮出时产生的张力值之差会瞬时下降一定数值并逐渐趋于零，同时刮板两侧不再通过有载侧中部槽同一横截面，进而有载侧两侧线性霍尔元件的输出电压保持持续低压；刮板输送机发生无载链双链断链故障时，第二链条张力识别模块所测得的刮板啮入时产生的张力值与第一链条张力识别模块所测得的刮板啮出时产生的张力值之差会瞬时下降接近于零，同时刮板两侧不再通过无载侧中部槽同一横截面，进而无载侧两侧线性霍尔元件的输出电压保持持续低压，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系。

说明书全文

一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置

技术领域

[0001] 本发明属于煤矿电气设备技术领域，具体涉及一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置。

背景技术

[0002] 刮板输送机是井下煤矿综采工作面的主要运输设备，与采煤机、液压支架等设备联合作业实现煤炭的开采、运输工作面的支护和设备的推移。随着高产高效综采工作面的不断建设，刮板输送机向大功率、长距离、大运量方向发展，刮板输送机能否长期稳定、安全可靠的运行在采煤生产中变得越来越重要。但是，在刮板输送机的运行中由于装煤过多、负荷过大，工作面不平、不直，受冲击载荷的反复作用造成链条疲劳损坏等因素影响，经常出现断链故障，轻则影响生产的正常进行，重则损坏刮板输送机、造成整个综采工作面的停机，大大降低企业的生产效率、造成巨大的经济损失。因此，非常有必要对刮板输送机刮板链的运行状态进行多参数融合识别，及时准确地发现断链故障，发出报警提醒管理人员维护刮板输送机系统，提高刮板输送机运行的可靠性，使整个综采工作面能够稳定运行。

[0003] 现有技术中，有如下技术方案解决上述问题：通过安装在开天窗中部槽插板中的传感器组件产生一定磁场，由传感器组件中的霍尔元件检测刮板通过时对磁场产生的影响，来判断是否有刮板通过，从而预测断链事故的发生。

[0004] 现有方案在实际应用中存在以下弊端：

[0005] 1.只对刮板输送机下链道的刮板状态进行识别监测，且只能安装在开天窗中部槽处，监测的时间、空间覆盖范围有限，识别性能差，不能及时地监测出断链故障，快速性差。

[0006] 2.识别方案单一，仅通过磁场变化这一单一参数来判断刮板输送机是否发生断链，不能对断链故障进行有效判断，容错性差、准确性低、可靠性弱。

发明内容

[0007] 本发明一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置的目的在于：解决上述现有技术中存在的快速性差、准确性低、可靠性弱等问题，从而公开一种能够及时有效地对刮板输送机的断链状态进行多参数融合识别的装置，该装置适用于煤矿井下综采工作面刮板输送机刮板链断链故障的识别。

[0008] 本发明是通过如下技术方案实现的：一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，包括电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块、磁场识别模块和信号处理模块；

[0009] 其中，所述电参数识别模块包括电流互感器、电压测试接口和电参数采集模块；电流互感器环套在刮板输送机的三相电进线上，电压测试接口连接电参数采集模块，且与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接；所述转矩识别模块包括电阻应变片、交流电桥电路、交流电源和运算放大器，电阻应变片粘贴于弹性元件扭轴表面，交流电桥电路连接所述电阻应变片和运算放大器，交流电源连接交流电桥电路进行供电；所述第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块均包括张力应变片、开孔线槽和信号采集模块，张力应变片设置于刮板输送机刮板与链轮啮合处，张力应变片、开孔线槽和信号采集模块依序连接；所述磁场识别模块由永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件组成，永磁体、C型导磁体和线性霍尔元件依序连接且外部包覆不锈钢；所述信号处理模块包括压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路、光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机，其中，压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路均与光电耦合电路连接，光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机依序连接。

[0010] 其中，所述电参数识别模块设置于刮板输送机系统变频器与驱动电机之间的三相电进线上，通过为驱动电机供电的三相电进线采集驱动电机的三相电压信号、电流信号，完成对三相电参数的实时采集，电压测试接口与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接，完成对驱动电机三相电压信号的采集，电流互感器分别环套在驱动电机的三相电进线上，完成对驱动电机三相电流信号的采集，电参数采集模块将三相电参数上传至电压型信号调理电路和电流型信号调理电路，电参数识别模块依据三相电参数变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。

[0011] 其中，转矩识别模块设置于刮板输送机系统联轴器与减速器之间的扭轴上，完成对驱动电机输出转矩的实时采集，驱动电机主轴转动时，将其转矩传送给弹性元件扭轴，扭轴产生与转矩大小成比例关系的应变，传递给粘贴于扭轴表面的电阻应变片，电阻应变片的阻值变化通过由交流电源供电的交流电桥电路测量得出，并经运算放大器将输出电压上传至电压型信号调理电路，输出电压幅值大小与驱动电机输出转矩成比例关系，转矩识别模块依据输出转矩变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。

[0012] 其中，第一链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机头位置链轮处，完成对刮板输送机系统机头位置刮板链张力的实时采集，所述第二链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机尾位置链轮处，完成对刮板输送机系统机尾位置刮板链张力的实时采集。

[0013] 其中，在刮板输送机的刮板与链轮啮合处进行铣平处理，并设置张力应变片，在链轮表面进行开槽处理并构造开孔线槽，张力应变片实现对刮板啮入、啮出链轮时产生的瞬时张力突变的检测，并将检测到的瞬时张力突变信号通过开孔线槽传输给信号采集模块，信号采集模块将瞬时张力突变信号传输至压力型信号变送电路，第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块依据张力值变化情况、张力差值变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。

[0014] 其中，磁场识别模块设置于刮板输送机中部槽处，根据不同工况设置不同数量的磁场识别模块，完成对刮板输送机刮板通过状态的实时采集，永磁体和线性霍尔元件通过C型导磁体相连接，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件整体形成与中部槽槽体内部相同的构造并嵌在中部槽内，可以不改变中部槽内部形状以便于刮板的顺利通过，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件外部包覆不锈钢以塑造良好的磁场并实现与中部槽的焊接，与通过其本身的磁通量成正比的线性霍尔元件的输出电压上传至电压型信号调理电路，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系，在刮板输送机上下中部槽左右两侧同时设置磁场识别装置，磁场识别模块依据线性霍尔元件的磁场信号变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。

[0015] 其中，信号处理模块负责采集处理电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块、磁场识别模块上传的参数，并对各项参数进行融合识别以及时准确地判断断链故障的产生状况。

[0016] 其中，压力型信号变送电路与第一链条张力识别模块的信号采集模块、第二链条张力识别模块的信号采集模块连接，接收第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块上传的刮板链张力参数，压力型信号变送电路将刮板链张力参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路；电压型信号调理电路与电参数识别模块的电参数采集模块、转矩识别模块的运算放大器、磁场识别模块连接，接收电参数识别模块上传的三相电压参数、转矩识别模块上传的驱动电机输出转矩参数与磁场识别模块上传的磁场信号参数，电压型信号调理电路将三相电压参数、驱动电机输出转矩参数与磁场信号参数三种电压型信号处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路；电流型信号调理电路与电参数识别模块的电参数采集模块连接，接收电参数识别模块上传的三相电流参数，电流型信号调理电路将三相电流参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路。

[0017] 其中，光电耦合电路接收标准电压信号并传送给A/D转换模块，A/D转换模块将模拟量信号转换成数字量信号上传PLC模块进行处理；PLC模块为多参数融合识别中心，接收三相电参数、驱动电机输出转矩参数、刮板链张力参数、磁场信号参数对刮板输送机刮板链状态进行综合识别，PLC模块对四种参数进行分析和优化综合，获得比单一识别模块更多的信息，形成比单一数据源更准确、更可靠、更完全的刮板链断链故障识别结论，当刮板链发生任意断链状况时，作出及时准确有效的断链故障识别，同时PLC模块通过PLC以太网通信模块与上位机通信，上位机实时显示PLC模块上传的刮板输送机运行参数与PLC模块识别出的刮板链工况，当出现断链故障时能够报警和提醒管理人员及时维修，保证刮板输送机的正常运行。

[0018] 其中，对刮板输送机刮板链状态进行综合识别的方式为：依据三相电参数、驱动电机输出转矩参数变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况；刮板输送机发生有载链断链故障时，三相电参数会瞬间急速下降并逐渐趋于零，同时驱动电机的转矩大小会瞬间急速下降并逐渐趋于零；刮板输送机发生无载链断链故障时，三相电参数会在一定时间之后逐渐下降趋于零，同时驱动电机的转矩大小会在一定时间之后逐渐下降趋于零；

[0019] 依据刮板链张力参数、磁场信号参数变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况；刮板输送机正常运行时，刮板两侧啮入时产生的张力值大小接近，第一链条张力识别模块所测得的刮板啮入时产生的张力值与第二链条张力识别模块所测得的刮板啮出时产生的张力值之差变化较小，同时刮板两侧同步地通过中部槽同一横截面，进而两侧线性霍尔元件的输出电压变化同步；刮板输送机发生有载链单链断链故障时，第一链条张力识别模块所测得的刮板啮入时断链侧产生的张力值会突降一定数值，非断链侧产生的张力值会突升一定数值，同时刮板两侧不再同步地通过有载侧中部槽同一横截面，进而有载侧两侧线性霍尔元件的输出电压变化不同步；刮板输送机发生无载链单链断链故障时，第二链条张力识别模块所测得的刮板啮入时断链侧产生的张力值会突降一定数值，非断链侧产生的张力值会突升一定数值，同时刮板两侧不再同步地通过无载侧中部槽同一横截面，进而无载侧两侧线性霍尔元件的输出电压变化不同步；刮板输送机发生有载链双链断链故障时，第一链条张力识别模块所测得的刮板啮入时产生的张力值与第二链条张力识别模块所测得的刮板啮出时产生的张力值之差会瞬时下降一定数值并逐渐趋于零，同时刮板两侧不再通过有载侧中部槽同一横截面，进而有载侧两侧线性霍尔元件的输出电压保持持续低压；刮板输送机发生无载链双链断链故障时，第二链条张力识别模块所测得的刮板啮入时产生的张力值与第一链条张力识别模块所测得的刮板啮出时产生的张力值之差会瞬时下降接近于零，同时刮板两侧不再通过无载侧中部槽同一横截面，进而无载侧两侧线性霍尔元件的输出电压保持持续低压，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系。

[0020] 本发明相比现有技术具有的有益效果是：

[0021] 本发明提供了一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，具有四种识别模块，安装于刮板输送机系统的不同位置，监测的时间、空间范围大，四种参数融合后具有冗余性、互补性、实时性等特征，通过融合参数对煤矿井下运行中的刮板输送机刮板链断链故障进行识别，可以对断链故障进行有效的判断，具有较高的容错性、准确性，较好的快速性，较强的可靠性。附图说明

[0022] 图1是本发明提供的一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置的结构示意图。

[0023] 图2是本发明提供的一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置的磁场识别模块的结构示意图。

[0024] 图中：1.变频器 2.三相电进线 3.电参数识别模块 4.电流互感器 5.电压测试接口 6.电参数采集模块 7.驱动电机 8.联轴器 9.转矩识别模块 10.扭轴 11.电阻应变片 12.交流电桥电路 13.交流电源 14.运算放大器 15.减速器 16.第一链条张力识别模块
17.链轮 18.刮板 19.张力应变片 20.开孔线槽 21.信号采集模块 22.磁场识别模块 23.刮板输送机 24.第二链条张力识别模块 25.压力型信号变送电路 26.电压型信号调理电路 27.电流型信号调理电路 28.光电耦合电路 29.A/D转换模块 30.PLC模块 31.PLC以太网通信模块32.上位机 33.信号处理模块 34.中部槽 35.永磁体 36.C型导磁体 37.线性霍尔元件。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

[0026] 参阅图1，图1是本发明提供的一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置的结构示意图。

[0027] 该装置使用于煤矿井下综采工作面运行中的刮板输送机23，包括电参数识别模块3、转矩识别模块9、第一链条张力识别模块16、第二链条张力识别模块24、磁场识别模块22和信号处理模块33。下面具体说明装置的工作原理。

[0028] 刮板输送机系统正常运行时，变频器1经三相电进线2为驱动电机7供电，驱动电机7主轴经联轴器8、减速器15驱动刮板输送机23的链轮17旋转；电参数识别模块3设置于刮板输送机系统变频器1与驱动电机7之间的三相电进线2上，由电流互感器4、电压测试接口5、电参数采集模块6组成，通过为驱动电机7供电的三相电进线2采集驱动电机7的三相电压信号、电流信号，完成对三相电参数的实时采集，电压测试接口5与三相电进线2的Ua、Ub、Uc分别相接，完成对驱动电机7三相电压信号的采集，电流互感器4分别环套在驱动电机7的三相电进线2上，完成对驱动电机7三相电流信号的采集，电参数采集模块6将三相电参数上传至电压型信号调理电路26和电流型信号调理电路27；刮板输送机23发生有载链断链故障时三相电参数会瞬间急速下降并逐渐趋于零，刮板输送机23发生无载链断链故障时三相电参数会在一定时间之后逐渐下降趋于零，电参数识别模块3依据三相电参数变化情况识别出刮板输送机23的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。

[0029] 转矩识别模块9设置于刮板输送机系统联轴器8与减速器15之间的扭轴10上，由电阻应变片11、交流电桥电路12、交流电源13、运算放大器14组成，完成对驱动电机7输出转矩的实时采集，驱动电机7主轴转动时，将其转矩传送给弹性元件扭轴10，扭轴10产生与转矩大小成比例关系的应变，传递给粘贴于扭轴10表面的电阻应变片11，电阻应变片11的阻值变化通过由交流电源13供电的交流电桥电路12测量得出，并经运算放大器14将输出电压上传至电压型信号调理电路26，输出电压幅值大小与驱动电机输出转矩成比例关系；刮板输送机23发生有载链断链故障时驱动电机7的转矩大小会瞬间急速下降并逐渐趋于零，刮板输送机23发生无载链断链故障时驱动电机7的转矩大小会在一定时间之后逐渐下降趋于零，转矩识别模块9依据输出转矩变化情况识别出刮板输送机23的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。

[0030] 第一链条张力识别模块16设置于刮板输送机系统机头位置链轮处，完成对刮板输送机系统机头位置刮板链张力的实时采集，第二链条张力识别模块24设置于刮板输送机系统机尾位置链轮处，完成对刮板输送机系统机尾位置刮板链张力的实时采集，第一链条张力识别模块16与第二链条张力识别模块24均由张力应变片19、开孔线槽20、信号采集模块21组成，在刮板输送机23的刮板18与链轮17啮合处进行铣平处理，并设置张力应变片19，在链轮17表面进行开槽处理并构造开孔线槽20，张力应变片19实现对刮板18啮入、啮出链轮
17时产生的瞬时张力突变的检测，并将检测到的瞬时张力突变信号通过开孔线槽20传输给信号采集模块21，信号采集模块21将瞬时张力突变信号传输至压力型信号变送电路25；刮板输送机23正常运行时，刮板18两侧啮入时产生的张力值大小接近，第一链条张力识别模块16所测得的刮板18啮入时产生的张力值与第二链条张力识别模块24所测得的刮板18啮出时产生的张力值之差变化较小；刮板输送机23发生有载链单链断链故障时，第一链条张力识别模块16所测得的刮板18啮入时断链侧产生的张力值会突降一定数值，非断链侧产生的张力值会突升一定数值；刮板输送机23发生无载链单链断链故障时，第二链条张力识别模块24所测得的刮板18啮入时断链侧产生的张力值会突降一定数值，非断链侧产生的张力值会突升一定数值；刮板输送机23发生有载链双链断链故障时，第一链条张力识别模块16所测得的刮板18啮入时产生的张力值与第二链条张力识别模块24所测得的刮板18啮出时产生的张力值之差会瞬时下降一定数值并逐渐趋于零；刮板输送机23发生无载链双链断链故障时，第二链条张力识别模块24所测得的刮板18啮入时产生的张力值与第一链条张力识别模块16所测得的刮板18啮出时产生的张力值之差会瞬时下降接近于零；第一链条张力识别模块16与第二链条张力识别模块24依据张力值变化情况、张力差值变化情况识别出刮板输送机23的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。

[0031] 磁场识别模块22设置于刮板输送机中部槽34处，由永磁体35、C型导磁体36、线性霍尔元件37组成，根据煤矿井下实际情况和需要可设置不同数量的磁场识别模块22，完成对刮板输送机23刮板18通过状态的实时采集，永磁体35和线性霍尔元件37通过C型导磁体36相连接，永磁体35、C型导磁体36、线性霍尔元件37整体形成与中部槽34槽体内部相同的构造并嵌在中部槽34内，可以不改变中部槽34内部形状以便于刮板18的顺利通过，永磁体
35、C型导磁体36、线性霍尔元件37外部包覆不锈钢以塑造良好的磁场并实现与中部槽34的焊接，与通过其本身的磁通量成正比的线性霍尔元件37的输出电压上传至电压型信号调理电路26；刮板输送机23的刮板18通过时，磁场磁路磁阻减小、磁感应强度增大，通过线性霍尔元件37的磁通量增大，线性霍尔元件37输出电压增大；刮板输送机23的刮板18未通过时，磁场磁路磁阻增大、磁感应强度减小，通过线性霍尔元件37的磁通量减小，线性霍尔元件37输出电压减小，从而由线性霍尔元件37的输出电压变化识别出刮板通过与否；在刮板输送机23上下中部槽34左右两侧同时安装布置磁场识别装置，刮板输送机23正常运行时刮板18两侧同步地通过中部槽34同一横截面，进而两侧线性霍尔元件37的输出电压变化同步；刮板输送机23发生有载链单链断链故障时，刮板18两侧不再同步地通过有载侧中部槽34同一横截面，进而有载侧两侧线性霍尔元件37的输出电压变化不同步；刮板输送机23发生无载链单链断链故障时，刮板18两侧不再同步地通过无载侧中部槽34同一横截面，进而无载侧两侧线性霍尔元件37的输出电压变化不同步；刮板输送机23发生有载链双链断链故障时，刮板18两侧不再通过有载侧中部槽34同一横截面，进而有载侧两侧线性霍尔元件37的输出电压保持持续低压；刮板输送机23发生无载链双链断链故障时，刮板18两侧不再通过无载侧中部槽34同一横截面，进而无载侧两侧线性霍尔元件37的输出电压保持持续低压，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系；磁场识别模块22依据线性霍尔元件37的磁场信号变化情况识别出刮板输送机23的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。

[0032] 信号处理模块33由压力型信号变送电路25、电压型信号调理电路26、电流型信号调理电路27、光电耦合电路28、A/D转换模块29、PLC模块30、PLC以太网通信模块31、上位机32组成，负责采集处理电参数识别模块3、转矩识别模块9、第一链条张力识别模块16与第二链条张力识别模块24、磁场识别模块22上传的参数，并对各项参数进行融合识别以及时准确地判断断链故障的产生状况；压力型信号变送电路25与第一链条张力识别模块16的信号采集模块21、第二链条张力识别模块24的信号采集模块21连接，接收第一链条张力识别模块16、第二链条张力识别模块24上传的刮板链张力参数，压力型信号变送电路25将刮板链张力参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路28；电压型信号调理电路26与电参数识别模块3的电参数采集模块6、转矩识别模块9的运算放大器14、磁场识别模块22连接，接收电参数识别模块3上传的三相电压参数、转矩识别模块9上传的驱动电机7输出转矩参数与磁场识别模块22上传的磁场信号参数，电压型信号调理电路26将三相电压参数、驱动电机7输出转矩参数与磁场信号参数三种电压型信号处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路28；电流型信号调理电路27与电参数识别模块3的电参数采集模块6连接，接收电参数识别模块3上传的三相电流参数，电流型信号调理电路27将三相电流参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路28；光电耦合电路28是一种电—光—电转换电路，起到良好的电气隔离保护作用，接收标准电压信号并传送给A/D转换模块29，A/D转换模块29将模拟量信号转换成数字量信号上传PLC模块30进行处理；PLC模块30为多参数融合识别中心，接收三相电参数、驱动电机7输出转矩参数、刮板链张力参数、磁场信号参数对刮板输送机23刮板链状态进行综合识别，依据三相电参数、驱动电机7输出转矩参数变化情况识别出刮板输送机23的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况，依据刮板链张力参数、磁场信号参数变化情况识别出刮板输送机23的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况，PLC模块30对四种参数进行分析和优化综合，获得比单一识别模块更多的信息，形成比单一数据源更准确、更可靠、更完全的刮板链断链故障识别结论，当刮板链发生任意断链状况时，作出及时准确有效的断链故障识别，同时PLC模块30通过PLC以太网通信模块31与上位机32通信，上位机32实时显示PLC模块30上传的刮板输送机23运行参数与PLC模块30识别出的刮板链工况，当出现断链故障时能够报警和提醒管理人员及时维修，保证刮板输送机的正常运行。

[0033] 区别于现有技术，本发明提供了一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，具有四种识别模块，安装于刮板输送机系统的不同位置，监测的时间、空间范围大，四种参数融合后具有冗余性、互补性、实时性等特征，通过融合参数对煤矿井下运行中的刮板输送机刮板链断链故障进行识别，可以对断链故障进行有效的判断，具有较高的容错性、准确性，较好的快速性，较强的可靠性。

[0034] 以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置

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